随着建筑行业的蓬勃发展，塔机安全控制装置的技术不断更新换代，新技术不断涌现。早期塔机应用的是弓板式开关触点型安全控制装置，简单实用，价格便宜，但误差较大并且不能显示记录。国家新标准GB／T503 1-2008((塔式起重机》，要求塔机安全控制装置有报警及显示记录功能，塔机由此安装各种各样的单片机型电子式安全控制装置以满足要求。考虑到塔机的运行环境温度在+60℃～-20。C，而且建筑施工现场电压波动很大，各种干扰信号很多，进一步开发出塔机安全监控系统，选用可靠性较高的PLC可编程控制器作为塔机安全控制装置，采用最新触摸屏技术的单片机控制装置作为塔机显示记录装置，从而实现对塔机运行的监控。下面以QTZ40塔机为例详细说明。

塔机安全监控系统构成

QTZ40塔机安全监控系统的组成和安装部位见图1，其中提升卷扬机处安装高度传感器，采用DXZ一2／7W，传动比为l：274；幅度卷扬机处安装幅度传感器，采用DXZ一2／7W，传动比为1：274；回转电机处安装回转角度传感器，采用DXZ一2／4W，传动比为1：60；塔机的塔帽根部安装起重量传感器，采用KDZL—MTl6T型5tl以上4种信号送控制室进行安全控制和数值显示。控制室的安全控制系统采用日本OMRON公司生产的PLC可编程控制器CPlE—N30D外加模拟量扩展模块CPl W—AD041，触摸屏显示记录装置采用32位CPU，520MHz、4线精密电阻网络、分辨率达320×240像素的5．7”彩色显示屏。PLC可编程控制器通过RS485总线与触摸屏显示记录装置实现数据传送。

塔机安全监控系统系统原理

QTZ40塔机安全监控系统由两大部分组成(见图2)。第一部分是主控PLC+数据采集模块，由高度传感器、起重量传感器、回转角度传感器、幅度传感器接入PLC模拟量扩展模块CPlW-AD041，将高度、起重量、回转角度、幅度的模拟量经数据采集模块转化成数字量送给PLC存储器。当数字量达到设定值时，PLC发出开关量I／O信号，继电器驱动控制停止相应动作，该装置带有极限限位开关作二级保护，当超过极限时，切断电源停止相应动作。当起升重量或起重力矩超过额定载荷90％时发出预警信号，PLC驱动蜂鸣器发出断续声响，塔机能起升、回转、变幅；当起升重量或起重力矩达到额定值100％～1 10％时发出报警信号，PLC驱动蜂鸣器发出连续声响，并切断供电电源，塔机停止往前变幅、重物提升、回转。第二部分是触摸屏显示记录装置，它接收PLC发送的数据，显示塔机运行时的高度、起重量、回转角度、幅度、起重力矩等数据，存储PLC发送的数据，设置USB口方便导出数据；另外，通过触摸的方式在显示屏上可方便设置系统的力矩曲线参数、倍率、系统时间，设置系统的高度零点及最大值标定、起重量零点及最大值标定、回转角度零点及最大值标定、幅度零点及最大值标定。采用触摸屏输入数据简单、快捷、方便、实用，显示系统既可显示实际值又可显示额定值，既有数字显示又采用图形显示。

塔机安全监控系统软件设计及关键技术

软件部分PLC实现的功能有：PLC可编程控制器开机后首先初始化处理，系统程序自检，数据存储器清零，数据采集器依次对4种模拟量进行A／D转换为数字信号，再进行数据存储和数据计算，从而得到实时的吊钩高度、小车幅度、回转角度、起重量、起重力矩5种数据，并发送给触摸屏显示记录装置，同时实时接受触摸屏显示记录装置发送的输入信号。PLC可编程控制器通过顺序控制和逻辑控制驱动继电器输出信号，对塔机的起升、变幅、回转进行控制。软件部分触摸屏显示记录装置实现的功能有：系统参数设置、传感器标定、数据处理(见图3)。起重机监控系统的数据存储部分采用FLASH存储器和SD卡存储器两种形式。FLASH存储器选INTEL公司16MB的NORFLASH28F128，用来存储系统的参数和实时记录数据，能够记录每一条记录的当前时间以及各个传感器的数据，可以存储近5万条记录。SD卡存储器主要用来存储一个工作循环过程中起重力矩最大的一条记录，FLASH存储器是实时的记录，SD卡存储器的记录是从FLASH存储器记录提取的1条记录。SD卡存储器容量为2G，能存储10年以上的工作过程记录，为塔机整体运行和可靠性考核提供依据，为塔机管理和安全性评估提供方便。考虑到数据的安全性，对存储在存储器中的数据进行加密处理，且通过USB口方便读出记录数据。QTZ40塔机安全监控系统进行了抗干扰处理：硬件上设置隔离变压器、滤波稳压电源、独立的接地线，传感器均采用屏蔽电缆，机盒采用屏蔽罩；软件上采用数字滤波器，通过一定的计算程序对采样信号进行平滑加工，保护有用信号，减弱和消除干扰信号。上述安全监控系统经过实践验证，可靠性高，抗干扰性强，深受塔机用户好评。